Tantei Opera Milky Holmes bercerita tentang detektif Loli yang juga memiliki kekuatan super mereka adalah Sheryl, Nero, Elly, dan Cordelia yang merupakan pelajar terfavorit yang memiliki kemampuan di atas rata-rata siswa lain nya di “Holmes Detective Academy” karena telah banyak menyelesaikan kasus-kasus besar di kota Yokohama dan mereka memiliki nama panggilan “Milky Holmes”.

Tapi pada suatu malam yang sedikit berbadai dan hujan deras mereka sedang menghentikan sekelompok perampok terkenal yang juga memiliki kekuatan super bernama “The Gentlemen Thief Empire” . Setelah berhasil menghentikan kejahatan “The Gentlemen Thief Empire” ternyata mereka terkena serangan yang membuat menjadi anak kecil biasa . Dengan hilangnya kekuatan mereka , otomatis mereka akan kesulitan dalam memecahkan kasus yang ada . Apakah Milky Holmes dapat kembali seperti dulu lagi ?